Effect of biometeorological variables on the onset of phenophases derived from MODIS data and visual observations

Abstract

Abstract In this study we analyzed the effect of selected biometeorological variables on the onset of phenophases in three beech stands in different climatic areas (warm, moderately warm and cold). We have focused on two phenophases - leaf unfolding and leaf colouring. Timing of both phenophases was identified visually and using series of MODIS satellite images. The data were collected during a 13-year period (2000-2012). For the spring period, we found a significant dependence between temperature and precipitation-based biometeorological variables and leaf unfolding in both datasets - those based on visual and remote sensing-based observations. The average air temperature in the period from February-April was the most significant factor which initiated the onset of beginning of leaf unfolding in all three investigated stands. The evapotranspiration-based biometeorological variables (climatic water balance, actual evapotranspiration, dryness index) had no effect on the onset of the beginning of leaf unfolding observed using both methods. The high precipitation totals in April caused the later onset of leaf unfolding in all stands. The relationship between the first autumn phenophase - leaf colouring and biometeorological variables was found significant in beech stand in the warm climatic area only. Abstrakt V práci sme analyzovali vplyv biometeorologických premenných na nástup fenologických fáz v troch bukových porastoch nachádzajúcich sa v rozdielnych klimatických oblastiach (teplej, mierne teplej a studenej). Sledovanými fenofázami boli začiatok zalistenia a začiatok žltnutia listov. Ich nástup bol sledovaný vizuálne a s použitím satelitných údajov MODIS. Pozorovania prebiehali počas 13-ročného obdobia (2000-2012). V jarnom období sme zistili významný vplyv biometeorologických premenných založených na teplote a zrážkach na začiatok zalistenia bukových porastov zisteného obomi - vizuálnym aj satelitným sledovaním. Najvýznamnejšou z týchto premenných bola priemerná teplota vzduchu od februára do apríla, ktorá vyvolávala skorší nástup začiatku zalistenia na všetkých troch bukových stanovištiach. Vyššie úhrny zrážok v mesiaci apríl spôsobovali na sledovaných stanovištiach neskorší nástup tejto fenofázy. Naopak, premenné založené na evapotranspirácií (klimatická vodná bilancia, aktuálna evapotranspirácia, index sucha) nemali žiaden vplyv na začiatok zalistenia zistený oboma metódami. Vzťah medzi prvou jesennou fenofázou - začiatkom žltnutia listov a biometeorologickými premennými bol významný iba na bukovom stanovišti nachádzajúcom sa v teplej klimatickej oblasti.